0 引言
　　光子晶体光纤[1]是在光子晶体技术的基础上发展起来的一种新型光纤，它的结构设计有很大的灵活性，与普通光纤相比，光子晶体光纤有无截止的单模传输特性[2]、高双折射特性[3]、高非线性[4]、低损耗特性[5]和色散可调特性[6]等优势，使它在保偏光纤[7]、光纤传感[8]、光纤通信[9]和色散补偿[10]等方面有着广泛的应用。
　　 高双折射光子晶体光纤具有非常好的保偏性能[11]，在光纤传感、光纤精密器件制造及偏振分束器等[12]方面有着良好的应用价值；低限制损耗的光纤在长距离大容量的光信号传输方面有着独特的优势。2000年，Ortigosa-Blanch A等人[13]首次得到了双折射值为3.7×10-3的光子晶体光纤，其双折射值高出普通光纤一个数量级，不过这种全圆空气孔结构的光纤在实际制作中的误差较大。2016年，周铭皓等人[14]采用多极法设计了全椭圆形空气孔的光子晶体光纤，其双折射值为2.26×10^-3，限制损耗为2.8×10^-3 dB/km，但是全椭圆形空气孔数量较多，不易于实际制造。2018年，Jianfei Liao等人[15]设计了包层为四层空气孔且双纤芯的光纤，其双折射值达2.93×10^-2，非线性系数低至14.3 W^-1·km^-1，但未提及该结构的色散特性。同年，薛璐等人[16]采用时域有限差分法（FDTD）设计了一种包层空气孔为六角点阵的光子晶体光纤，并主要分析了光纤的非线性、限制损耗及色散，得到的非线性系数为4.88 W^-1·km^-1，限制损耗低于10^-8数量级，在较长波长范围内存在色散平坦，但未提及双折射特性。2019年，廖昆等人[17]采用全矢量有限元法设计了一种对称椭圆空气孔缺陷的光子晶体光纤，其双折射值达到了3.327×10^-2，限制损耗低至10^-7数量级，同时在可见光波段和红外光波段存在2个零色散点，但其非线性系数不高。
　　 为了进一步提高光子晶体光纤的双折射和限制损耗等特性，本文设计背景材料为二氧化硅的光子晶体光纤。

5 结束语
　　本文设计了一种以二氧化硅为基底的光子晶体光纤，该光纤的包层为整体呈六边形排列的圆形空气孔，纤芯引入2个左右对称的椭圆空气孔，破坏光纤结构的对称性，用来增加光纤的双折射值。采用全矢量有限元法结合PML吸收边界条件，使用COMSOL Multiphysics软件对所设计的光子晶体光纤进行数值模拟，得到其有效折射率，从而得出光纤的双折射值、非线性系数、有效模场面积、限制损耗以及色散，并分析了空气孔间距与光纤特性之间的关系。数值研究结果发现：当包层空气孔直径d=1.25 μm，纤芯长轴b=1.2 μm，短轴a=0.24 μm，孔间距为1.28 μm时，在波长为1.55 μm处，获得0.04343的双折射值，X和Y偏振方向的非线性系数分别为48.832 W^-1·km^-1和46.286 W^-1·km^-1。同时，X偏振方向的限制损耗低至8.242×10^-9 dB/km。在0.85~1.8 μm波长范围内，色散值都为负，可用于宽带色散补偿。综上所述，本文设计的高双折射低损耗及一定范围内的负色散光纤，对设计保偏光子晶体光纤、色散补偿光纤有一定的参考意义。